Impacto en el Nosema por dietas basadas en polen

Las poblaciones de abejas han disminuido a una alta tasa anual durante la última década. La causa exacta de esta disminución es desconocida y se ha atribuido a la exposición a plaguicidas, la nutrición inadecuada, los parásitos, patógenos, el cambio climático, las prácticas de gestión, y otros factores de estrés.

Se cree que la buena nutrición de las colonias, como las reservas adecuadas de proteínas y carbohidratos, ayuda a las abejas a resistir o tolerar muchos de los factores estresantes asociados con la apicultura moderna.

Las abejas melíferas son altamente dependientes de los alimentos almacenados dentro de la colmena. Las abejas obreras no tienen reservas sustanciales de proteínas en sus cuerpos, por lo tanto requieren una dieta diaria de alrededor de 3,4-4,3 miligramos de polen, dependiendo de su edad, para compensar esta deficiencia nutricional, señala un artículo técnico elaborado por James C. Fleming, Daniel R. Schmehl, James D. Ellis y que nuestro medio presenta en versión periodística.

Una colonia típica de 10 cuadros consume entre 13,4 y 17,8 kilos de polen anualmente. Casi todas las proteínas y vitaminas necesarias para las abejas se derivan del polen almacenado como pan de abeja dentro de la colmena cuando el mismo no está disponible en el medio ambiente.

Los apicultores en todo el mundo alimentan con sustituto de polen cuando consideran que las abejas experimentan una escasez nutricional o si los recursos que están ingresando a la colmena son de baja calidad o insuficientes.

Por ejemplo, las dietas sustitutivas de polen, que comúnmente consisten en una fuente de proteína derivada de la soja, el trigo o las lentejas y están fortificadas con vitaminas esenciales, a menudo son utilizadas para alimentar a colonias migratorias cuando las mismas se utilizan para polinizar los cultivos. Estas dietas ayudan a servir como una fuente vital de proteínas a las colonias y compensar las malas condiciones nutricionales frecuentemente asociadas con los paisajes agrícolas que se manejan en la actualidad.

Las colonias con una nutrición inadecuada tienen un mayor riesgo de experimentar efectos negativos asociados con otros factores de estrés, como la exposición a los plaguicidas y la infección por patógenos. Respecto a este último, Nosema es un patógeno de particular interés por su estrecha asociación con el intestino medio de la abeja y la absorción de nutrientes.

Nosema Apis y Nosema Ceranae son dos especies que comúnmente afectan a la abeja melífera occidental. Nosema ataca el revestimiento epitelial del intestino medio de la abeja. Allí, el patógeno se multiplica y se extiende a través de la colonia.

Una infección de Nosema es más problemático para la salud de las colonias en el invierno y principios de la primavera.

Los apicultores alimentan con sustitutos de polen a las colonias para aumentar la resistencia de las mismas y reducir la susceptibilidad de las colonias a estos patógenos. Sin embargo, esta práctica puede ser contraproducente dado que el Nosema compite con las abejas por la nutrición, lo que posiblemente conduce a un aumento de los niveles de la enfermedad en las abejas, proporcionando dietas sustitutivas de polen. Por lo tanto, la hipótesis indica que las infecciones de Nosema pueden ser peor en las abejas que se han alimentado de polen natural o mediante dietas basadas en sustituto de polen en relación a las abejas que no lo han hecho. Para explorar mejor la influencia de la dieta sobre las infecciones de Nosema en las abejas, primero se determinó si el método de inoculación de abejas con Nosema afecta los niveles globales de Nosema en las abejas inoculadas.

 

Materiales y métodos

Se recogieron marcos de crías cubiertas de múltiples colmenas y se mantuvieron en una incubadora  a 34,5 grados y 65 % de humedad relativa. Después de un período de 24 horas, se reunieron obreras recién emergidas de los marcos recogidos y se colocaron 15 abejas adultas en cada jaula de bioensayo.

Cuantificación de Nosema

Las esporas de Nosema para inoculación se recogieron por homogeneización, purificación y cuantificación de esporas. Las abejas forrajeras fueron recogidas en la entrada de una colmena infectada con Nosema. Los abdómenes de la abeja se retiraron y se homogeneizaron en 2 ml de H2O desionizada utilizando un mortero y un mazo durante los estudios de otoño y un FastPrep-24 con TeenPrep Adapter durante los estudios realizados en primavera.

Se estableció un estudio de jaulas para determinar si la ruta de inoculación y la ingesta de polen afectan los niveles de Nosema en las abejas. Se establecieron jaulas con 15 abejas recién emergidas y recibieron cuatro tratamientos con cinco repeticiones de cada uno de ellos. Las abejas en jaulas fueron alimentadas con solución de sacarosa sólo sin inóculo Nosema (control), (2) solución de sacarosa sólo con inóculo Nosema en la solución de sacarosa, (3) solución de sacarosa y polen con inóculo Nosema en la solución de sacarosa y (4) solución de sacarosa y polen con inóculo Nosema en el polen.

El inóculo Nosema se añadió directamente al “polen mezclado con solución de sacarosa al 50%” (denominado “polen” en lo sucesivo) o solución de sacarosa al 50% y se alimentó a las abejas a una concentración de 200.000 esporas por abeja. Cuando era apropiado, el inóculo se suministró a través de 0,15 gramos de polen de flores silvestres suministrado a las abejas en cada jaula (inóculo de polen) o a través de 125 μl de solución de sacarosa al 50% proporcionada a las abejas en cada jaula (inoculo de sacarosa). Para cada jaula, el inóculo, ya sea entregado a través de polen o sacarosa, fue reemplazado después de un período de 24 horas con una dieta fresca que no contenía esporas. Las abejas en los tratamientos que recibían polen recibieron 0,4 gramos de polen de flores silvestres cada cuatro días. A las abejas en todas las jaulas se les proporcionó sacarosa al 50% a voluntad. Las jaulas de bioensayo se mantuvieron en una incubadora a 34,5 grados y al 40% de humedad relativa.

Todas las abejas vivas se recogieron a los 15 días de edad y se anestesiaron colocando las jaulas en un congelador a 20 grados bajo cero. Una vez anestesiadas las abejas, se recogieron los abdómenes de 10 abejas por jaula y se homogeneizaron en 2 ml de H2O desionizada usando un mortero y una maja. Se cuantificaron los niveles de Nosema.

Las abejas fueron alimentadas con diferentes cantidades de polen de flores silvestres durante un período de 15 días para determinar la contribución del consumo de polen a sus niveles de Nosema. Se establecieron jaulas con 15 abejas recién emergidas y se agruparon en uno de los seis tratamientos con cinco jaulas por tratamiento. Se proporcionó a las abejas enjauladas polen de flores silvestres irradiado (para eliminar cualquier posible contaminante de plaguicidas) en diferentes cantidades de 0 g (control), 0,1 g, 0,2 g, 0,3 g, 0,4 g y 0,5 gramos de polen por jaula cada cuatro días, de manera que los grupos de tratamiento recibieron 0 g, 0,4 g, 0,8 g, 1,2 g, 1,6 g y 2,0 g de polen por jaula durante el curso del estudio, de acuerdo con la designación del grupo de tratamiento. Las abejas enjauladas fueron inoculadas el día cuatro con una concentración de 100.000 esporas por abeja a través de 125 μl de solución de sacarosa al 50%. Una vez consumida la solución de sacarosa inoculada, las abejas recibieron solución de sacarosa al 50% a voluntad a lo largo del resto del experimento, mientras que el polen en las jaulas se reemplazó cada cuatro días. Las abejas muertas se eliminaron diariamente y se registró la mortalidad asociada. Al cabo de 15 días, las abejas se anestesiaron a 20 grados bajo cero.

 

Resultados

Las abejas que recibieron el inóculo en el polen tuvieron niveles significativamente mayores de esporas que las que recibieron el inóculo en la solución de sacarosa. Los niveles de Nosema en las abejas inoculadas con sacarosa alimentadas con polen fueron mayores que en las abejas inoculadas con sacarosa no alimentadas con polen. Hubo un número significativamente mayor de esporas de Nosema en abejas inoculadas a través de la dieta de polen que en aquellas inoculadas a través de la solución de sacarosa (Cuadro 1, abajo). Sin embargo, se determinó que un suministro de sacarosa de Nosema era preferible a la administración de Nosema a través del polen porque todas las jaulas inoculadas con sacarosa recibían una aplicación consistente de sacarosa que las abejas consumían completamente. El consumo de polen por las abejas varió entre jaulas, lo que llevó a temores de tasas de inoculación desiguales entre las abejas en jaulas que reciben el inóculo a través del polen.

Aunque no hubo diferencias significativas entre los tratamientos en los niveles de Nosema en las abejas alimentadas con ≥ 0,8 g de polen, se encontraron diferencias significativas en el consumo total de polen entre cada uno de los grupos de tratamiento. Los grupos de abejas suministrados con 2,0 g, 1,6 g, 1,2 g, 0,8 g y 0,4 g de polen consumieron un total de 0,90 g ± 0,02 g, 0,81 g ± 0,02 g, 0,63 g ± 0,01 g, 0,51 g ± 0,02 g , y 0,29 g ± 0,01 g de polen, respectivamente. La mortalidad promedio fue de 0,7 abejas/jaula a través de los seis tratamientos y no fue significativamente diferente (Cuadro 2, abajo).

 

Discusión

Se sospecha que el nivel de Nosema en las abejas sería afectado por la vía de inoculación de entrega. Los datos muestran que los niveles de Nosema fueron mucho mayores en abejas que se alimentaron de polen inoculado que en abejas alimentadas con solución de sacarosa inoculada. Aunque las esporas Nosema son bastante resistentes a las condiciones ambientales, es posible que experimenten una mayor mortalidad en la solución de sacarosa debido a diferencias en el pH entre la solución de sacarosa casi neutra y el ambiente bastante ácido del intestino medio de la abeja.

El polen es fundamental para las necesidades nutricionales de la colonia. Los datos sugieren que Nosema no se reproduce bien en abejas privadas de polen. Las abejas inoculadas proporcionaron al menos 0,4 g de polen por jaula de 15 abejas que tenían niveles de Nosema diez veces más altos que las abejas inoculadas que no recibían polen, lo que sugiere que la ingesta de nutrientes de las abejas es importante para la reproducción del Nosema.

El consumo de polen, incluso cantidades mínimas, parece contribuir significativamente a los niveles de Nosema en las abejas. Este hallazgo está de acuerdo con estudios similares en los que se evaluó la influencia de la dieta en la infección Nosema. Investigadores anteriores mostraron que las abejas alimentadas con una dieta que contiene polen tenía seis veces más esporas de Nosema que las abejas alimentadas con una dieta que no contiene polen. Los investigadores especularon que Nosema florece en el intestino medio de una abeja cuando la abeja se alimenta con una dieta más nutritiva. Alternativamente, se ha planteado la hipótesis de que el consumo de polen por las abejas podría aumentar los niveles de Nosema mediante el aumento de la superficie del intestino medio, aumentando así la susceptibilidad de la abeja a la infección. Dado que no se observó un aumento lineal de los niveles de Nosema en las abejas alimentadas con más de 0,8 g de polen, se sospecha que el nivel de Nosema en las abejas depende del contenido nutricional de la dieta sustitutiva de polen o polen consumida por las abejas.

No está claro, sin embargo, qué componentes de las dietas sustitutivas de polen están contribuyendo a un aumento en los niveles de Nosema en las abejas. Se conoce de estudios anteriores que la proteína puede aumentar el nivel de Nosema en las abejas, pero el nivel de proteínas en las dietas comerciales que se probaron no se correlaciona con los niveles Nosema visto en las abejas. Las dietas que tenían cantidades muy bajas de proteína tenían niveles comparables de infección a los de las dietas que tenían altos niveles de proteína, lo cual hace suponer  que la infección por Nosema puede depender de otros factores dietéticos. Además, se desconoce cómo los patrones estacionales están contribuyendo a la infección por Nosema. Se encontraron diferencias en los niveles de Nosema en las abejas en las temporadas de otoño y primavera, a pesar de inocular abejas con el mismo número de esporas y proporcionar la misma cantidad de dieta en ambas temporadas. Los niveles de Nosema fueron 50% más altos en las abejas que recibieron el tratamiento en el otoño que en las abejas que recibieron el tratamiento en primavera. Sin embargo, no se observó el mismo aumento significativo en los niveles de Nosema a través de las dietas de otras proteínas. Por otra parte, no hubo diferencias significativas en los niveles de Nosema producido en las abejas que comen las dietas comerciales en la primavera en comparación con las abejas alimentadas con polen de flores silvestres.

El consumo de incluso pequeñas cantidades de polen está correlacionado con el aumento de los niveles de Nosema. Además, hay una relación entre algunas dietas comerciales y los niveles de Nosema que merecen investigaciones adicionales. Nuestros datos sugieren que la alimentación suplementaria con polen puede aumentar el nivel de infección por Nosema en la colonia. Sin embargo, los aumentos en la infección por Nosema no han sido predictivos de la mortalidad de las colonias. Además, actualmente no hay umbrales para la infección por Nosema que indican una reducción en la salud de las colonias cuando se alcanzan los umbrales. Los apicultores comúnmente alimentan sus colonias durante todo el año para prevenir la desnutrición. Si bien el consumo de polen puede conducir a una mayor reproducción de Nosema dentro de las abejas melíferas, el costo negativo de una nutrición inadecuada que resultaría de retener polen y sustitutos del polen puede ser importante.